一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天伺服技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著磁性材料、電力電子器件和數(shù)字處理器技術(shù)的發(fā)展，高性能電機與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，使機電伺服技術(shù)迅速崛起。機電伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，同時對其的集成度和可靠性要求也越來越高。
[0003]以前設(shè)計的5千瓦級以上永磁同步電機控制驅(qū)動器多為單通道的，且對主要電路沒有余度措施，一旦發(fā)生故障，機電伺服系統(tǒng)就不能正常工作。
[0004]本設(shè)計中的集成化雙通道控制驅(qū)動器集成了一臺伺服控制器和兩臺伺服驅(qū)動器的功能，可用于驅(qū)動兩臺永磁同步伺服電機；具有故障診斷及切換功能，具備余度控制配置能力，可對一臺永磁同步伺服電機實現(xiàn)余度控制，適應(yīng)了大功率機電伺服系統(tǒng)小型化、高可靠性的發(fā)展需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)不知足，提供一種顯著提高控制驅(qū)動器的集成度和可靠性的永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，包括一組總線接口電路、一組DSP電路及外圍電路、兩組功率主電路、兩組檢測電路、一組故障檢測及隔離電路、一組二次電源變換電路、一組信號采集及處理電路及傳感器；所述總線接口電路、故障檢測及隔離電路、信號采集及處理電路均與DSP電路及外圍電路相連接；所述與DSP電路及外圍電路通過兩條通道與邏輯電路連接；所述兩組功率主電路包括功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2，所述邏輯電路分別與功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2相連；所述的傳感器與信號采集及處理電路相連。
[0008]所述總線接口電路包括上電復(fù)位電路、時鐘電路、總線接口電路和隔離電路。
[0009]所述DSP及外圍電路包括主控DSP芯片、時鐘電路、仿真器接口電路。
[0010]所述功率主電路包括逆變電路、吸收保護電路。
[0011]所述檢測電路包括UV相電流檢測電路、旋變電路、位移測量電路及信號變換電路。
[0012]所述故障檢測及隔離電路包括信號變換電路及開關(guān)電路。
[0013]所述二次電源變換電路包括土 12V電源變換電路、土 1V電源變換電路、+3.3V +
1.8V、四路隔離+15V電源變換電路。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1.高度集成:本發(fā)明通過優(yōu)化DSP配置及軟件，可同時控制驅(qū)動兩臺永磁同步伺服電機；功率驅(qū)動二次電源采用集8路輸出于一體的單端反激式開關(guān)電路；功率驅(qū)動主電路集成兩組大功率IPM模塊及其外圍驅(qū)動、保護電路。
[0016]2.應(yīng)用靈活:通過軟件算法模塊實現(xiàn)了對功率驅(qū)動及主電路的故障診斷及切換功能，既可驅(qū)動兩臺永磁同步伺服電機，也可實現(xiàn)了雙余度配置，對一臺雙余度伺服電機進行控制。
【附圖說明】
[0017]圖1是永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明提出的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器進行進一步的介紹:
[0019]一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，包括一組總線接口電路、一組DSP電路及外圍電路、兩組功率主電路、兩組檢測電路、一組故障檢測及隔離電路、一組二次電源變換電路、一組信號采集及處理電路及傳感器；所述總線接口電路、故障檢測及隔離電路、信號采集及處理電路均與DSP電路及外圍電路相連接；所述與DSP電路及外圍電路通過兩條通道與邏輯電路連接；所述兩組功率主電路包括功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2，所述邏輯電路分別與功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2相連；所述的傳感器與信號采集及處理電路相連。
[0020]所述總線接口電路包括上電復(fù)位電路、時鐘電路、總線接口電路和隔離電路。
[0021]所述DSP及外圍電路包括主控DSP芯片、時鐘電路、仿真器接口電路。
[0022]所述功率主電路包括逆變電路、吸收保護電路。
[0023]所述檢測電路包括UV相電流檢測電路、旋變電路、位移測量電路及信號變換電路。
[0024]所述故障檢測及隔離電路包括信號變換電路及開關(guān)電路。
[0025]所述二次電源變換電路包括土 12V電源變換電路、土 1V電源變換電路、+3.3V +
1.8V、四路隔離+15V電源變換電路。
[0026]總線接口電路由上電復(fù)位電路、時鐘電路、總線接口電路和隔離電路組成
[0027]DSP及外圍電路由主控DSP芯片、時鐘電路、仿真器接口電路組成，DSP主要電路完成A/D轉(zhuǎn)換，閉環(huán)運算，發(fā)送PWM控制信號等工作；時鐘電路為DSP提供外部時鐘；仿真器接口電路為DSP提供軟件燒寫接口。
[0028]功率主電路由逆變電路、吸收保護電路組成；逆變電路把輸入的PWM信號變換為驅(qū)動電機的UVW三相電流信號，吸收保護電路吸收浪涌電流。
[0029]檢測電路由UV相電流檢測電路、旋變電路、位移測量電路及信號變換電路組成；UV相電流檢測電路檢測電機相電流，送入DSP進行電流環(huán)閉環(huán)運算，旋變電路測量轉(zhuǎn)子位置，換算出轉(zhuǎn)速，用于速度閉環(huán)控制，位移測量電路測量位移信號以進行位置閉環(huán)運算，信號變換電路把檢測的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換到DSP可接收的范圍。
[0030]故障檢測及隔離電路由信號變換電路及開關(guān)電路組成。
[0031]二次電源變換電路由±12V電源變換電路、±10V電源變換電路、+3.3V+1.8V、四路隔離+15V電源變換電路組成。二次電源變換電路將輸入28V控制電變換出控制驅(qū)動器所需要的電源電壓。
[0032]嵌入式伺服控制軟件固化于主芯片DSP的FLASH內(nèi)，主要用于閉環(huán)控制:控制驅(qū)動器通過總線通信接收指令，返回遙測數(shù)據(jù)，同時采集兩臺伺服電機U相、V相電流、旋轉(zhuǎn)變壓器角度及伺服作動器位移等輸入信號，并給相應(yīng)的伺服電機發(fā)出PWM控制信號，實現(xiàn)作動器閉環(huán)控制；除正?？刂乞?qū)動功能外，伺服控制軟件具有故障自診斷功能，軟件異常時能夠自動進行復(fù)位，保證伺服系統(tǒng)正常工作。
[0033]所述的總線接口電路連接控制系統(tǒng)與DSP，可實現(xiàn)雙余度配置；所述的DSP是控制驅(qū)動器的核心元器件，需要完成總線通訊、兩套伺服機構(gòu)的三環(huán)控制算法、信號處理、余度切換、輸出PWM信號等功能；所述的邏輯電路連接DSP和功率驅(qū)動及主電路，主要根據(jù)DSP發(fā)出的各種信號，實現(xiàn)PWM信號的關(guān)斷、切換等功能；所述的功率驅(qū)動及主電路用于驅(qū)動被控對象；所述的信號采集及處理電路主要對位移、速度、電流等關(guān)鍵信號進行處理，并送入DSP用于閉環(huán)或故障判斷；所述的故障診斷電路主要用于監(jiān)測功率驅(qū)動及主電路的運行情況，若監(jiān)測功率驅(qū)動及主電路I發(fā)生故障，故障診斷電路將相應(yīng)的故障信號送入DSP，DSP根據(jù)接收到的故障信號，給邏輯器件發(fā)出PWMa的關(guān)斷信號，邏輯器件關(guān)斷PWMa輸出；若監(jiān)測功率驅(qū)動及主電路2發(fā)生故障，故障診斷電路將相應(yīng)的故障信號送入DSP，DSP根據(jù)接收到的故障信號，給邏輯器件發(fā)出PWMb的關(guān)斷信號，邏輯器件關(guān)斷PWMb輸出。對關(guān)鍵的反饋信號采取三冗余措施，當(dāng)一路反饋信號出現(xiàn)故障時，DSP會屏蔽掉這路故障，采用正確的反饋信號繼續(xù)執(zhí)行閉環(huán)控制，從而提高控制驅(qū)動器的可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:包括一組總線接口電路、一組DSP電路及外圍電路、兩組功率主電路、兩組檢測電路、一組故障檢測及隔離電路、一組二次電源變換電路、一組信號采集及處理電路及傳感器；所述總線接口電路、故障檢測及隔離電路、信號采集及處理電路均與DSP電路及外圍電路相連接；所述與DSP電路及外圍電路通過兩條通道與邏輯電路連接；所述兩組功率主電路包括功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2，所述邏輯電路分別與功率驅(qū)動及主電路I和功率驅(qū)動及主電路2相連；所述的傳感器與信號采集及處理電路相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述總線接口電路包括上電復(fù)位電路、時鐘電路、總線接口電路和隔離電路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述DSP及外圍電路包括主控DSP芯片、時鐘電路、仿真器接口電路。
4.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述功率主電路包括逆變電路、吸收保護電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述檢測電路包括UV相電流檢測電路、旋變電路、位移測量電路及信號變換電路。
6.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述故障檢測及隔離電路包括信號變換電路及開關(guān)電路。
7.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器，其特征在于:所述二次電源變換電路包括±12V電源變換電路、±10V電源變換電路、+ 3.3V +.1.8V、四路隔離+15V電源變換電路。
【專利摘要】本發(fā)明屬于航天伺服技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器；本發(fā)明的目的是提供一種顯著提高控制驅(qū)動器的集成度和可靠性的永磁同步伺服電機集成式雙通道控制驅(qū)動器；包括一組總線接口電路、一組DSP電路及外圍電路、兩組功率主電路、兩組檢測電路、一組故障檢測及隔離電路、一組二次電源變換電路、一組信號采集及處理電路及傳感器；所述總線接口電路、故障檢測及隔離電路、信號采集及處理電路均與DSP電路及外圍電路相連接；所述與DSP電路及外圍電路通過兩條通道與邏輯電路連接；所述兩組功率主電路包括功率驅(qū)動及主電路1和功率驅(qū)動及主電路2，所述邏輯電路分別與功率驅(qū)動及主電路1和功率驅(qū)動及主電路2相連。
【IPC分類】H04L12-24, H04L29-06
【公開號】CN104601345
【申請?zhí)枴緾N201310524333
【發(fā)明人】鄭再平, 李建明, 賈淑絨, 龍海峰, 王春明, 姜迪開
【申請人】北京精密機電控制設(shè)備研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月30日